編者按
血管生成作為從現有血管生成新血管的生理過程，在胚胎發育和傷口愈合中發揮著至關重要的作用。然而，異常加速的血管生成或病理性血管生成與多種疾病，包括癌癥有關。由于血管生成在腫瘤的增殖和轉移中起著關鍵作用，因此抗血管生成策略被認為是一種有前途的新癌癥治療方法。
今天，我們分享上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院研究團隊發表在《Drug Design, Development and Therapy》的一項研究成果——In vivo Screening of Natural Products Against Angiogenesis and Mechanisms of Anti-Angiogenic Activity of Deoxysappanone B 7,4'-Dimethyl Ether，該研究利用斑馬魚篩選了具有抗血管生成潛力的天然產物，并初步探討其抗血管生成機制。
該研究使用了MicroSource的天然產物庫中的240種化合物，并利用轉基因斑馬魚血管熒光品系進行篩選。斑馬魚胚胎在受精后24小時暴露于這些天然化合物中，繼續培養24小時后，通過熒光顯微鏡觀察并量化間節血管(ISVs)的形態變化。同時，使用定量實時PCR檢測斑馬魚胚胎中與血管生成相關基因的表達譜。研究結果表明，從240種化合物中篩選出5種具有潛在抗血管生成活性的化合物，其中deoxysappanone B 7,4'-dimethyl ether(Deox B 7,4)在劑量依賴性地抑制ISVs形成方面表現出抗血管生成活性。
文章題目
In vivo Screening of Natural Products Against Angiogenesis and Mechanisms of Anti-Angiogenic Activity of Deoxysappanone B 7,4'-Dimethyl Ether
雜志：Drug Design, Development and Therapy（IF=4.7）
發表時間：2020年3月5日
作者：Chen K, Fan Y, Gu J, et al．
單位：上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院
01、研究成果
1. 天然產物庫中240個化合物的初步篩選綜述
本研究對240種天然產物化合物的初步篩選結果進行了總結。這些化合物取自MicroSource Discovery Systems的天然產物庫，并在斑馬魚胚胎模型中進行了血管生成抑制和毒性評估。
篩選結果顯示，有5種化合物（dihydromunduletone、Deox B 7,4、ononetin、mundoserone和pomiferin）表現出強烈的抗血管生成活性。此外，表中還列出了12種對斑馬魚胚胎具有毒性的化合物，它們引起的毒性效應包括100%死亡率、器官特異性毒性（皮膚、肌肉、心臟和鰭）以及抑制色素沉著和孵化。這些數據強調了在藥物發現過程中，除了活性外，還需要考慮化合物的安全性和毒性。
表1
2. 對血管生成的影響
研究人員展示了24小時受精后（hpf）的斑馬魚胚胎，在經過24小時處理后，分別用0.1%二甲基亞砜（作為對照組）、10 μM的幾種領先化合物，或5 μM的陽性對照藥物PTK787處理的效果。圖中的亮場（明場）和熒光圖像顯示了對照組和處理組中血管的形態，尤其是節間血管（ISVs）的形成。
在對照組中，可以觀察到完整的ISVs、背主動脈（DA）和背側長軸吻合血管（DLAV）。相比之下，經PTK787處理的胚胎顯示出這些血管形成完全被抑制。而經Deox B 7,4、ononetin或pomiferin處理的胚胎則顯示出不完整的ISVs，偶爾可以觀察到DA的初發芽。
這些結果表明，這些化合物具有潛在的抗血管生成活性，能夠影響斑馬魚胚胎的血管發育。
圖1 斑馬魚胚胎在暴露于不同化合物后的血管形態，注：DLAV:背側縱向吻合血管；ISV:節段間血管；DA:主動脈背側；PCV:后主靜脈。
3. 三種化合物的化學結構
Deox B 7,4（脫氧薩帕酮B 7,4'-二甲醚）、ononetin（刺芒柄花素）和pomiferin（番石榴素）。這些化合物在斑馬魚胚胎模型中表現出了顯著的抗血管生成活性。
具體來說，Deox B 7,4的結構特征是含有一個脫氧薩帕酮核心，帶有7,4'-二甲醚取代基；ononetin和pomiferin則分別展示了它們獨特的化學結構，這些結構細節對于理解這些化合物如何與生物靶標相互作用以及它們如何影響血管生成過程至關重要。通過這些化學結構的可視化，研究人員可以進一步探究這些化合物的藥理活性和潛在的抗血管生成機制。
圖2 三種從天然產物庫中篩選出來的化合物的化學結構
4. 斑馬魚胚胎在接受不同濃度Deox B 7,4處理后的血管形態變化
圖像顯示了24小時受精后（hpf）的斑馬魚胚胎，在經過24小時處理后，分別用0.1%二甲基亞砜（作為對照組）、1 μM、2.5 μM和5 μM的Deox B 7,4，以及5 μM的陽性對照藥物PTK787處理的效果。
結果顯示，隨著Deox B 7,4濃度的增加，斑馬魚胚胎中形成的完整節間血管（ISVs）數量顯著減少，表明Deox B 7,4以劑量依賴性方式抑制了ISVs的形成。特別是在5 μM濃度下，Deox B 7,4幾乎完全抑制了ISVs的形成，顯示出高達99.64%的抑制率。
此外，圖中還提供了定量分析結果，進一步證實了Deox B 7,4的抗血管生成效果。這些發現支持了Deox B 7,4作為潛在抗血管生成劑的治療效果。
圖3 斑馬魚胚胎在接受不同濃度Deox B 7,4處理后的血管形態變化
5. Deox B 7,4對斑馬魚胚胎中與血管生成相關基因表達的影響
Deox B 7,4顯著下調了包括dll4、hey2、efnb2、slit2、slit3、robo1、robo2、robo4、fgfr3、COX2、ptp-rb和pik3r2在內的多個基因的表達，而上調了fgfr1、vegfr-2和mmp9的表達。這些基因在血管生成過程中扮演著關鍵角色，例如dll4/Notch信號通路在動脈-靜脈分化和血管生成尖端細胞選擇中發揮作用，slit/robo信號通路在血管穩定性和血管滲透性中發揮作用，COX-2和mmp9在炎癥性血管生成中發揮作用。
Deox B 7,4對這些基因表達的調節表明，它可能通過影響這些信號通路來抑制血管生成，進一步支持了其作為抗血管生成劑的潛力。
圖4 Deox B 7,4對斑馬魚胚胎與血管生成相關基因表達的影響
6. Deox B 7,4抑制血管生成的潛在分子機制
Deox B 7,4可能通過影響多個與血管生成相關的信號通路來發揮作用。具體來說，Deox B 7,4可能抑制slit2/robo1/2和slit3/robo4信號通路，這些通路涉及血管穩定性和血管滲透性；同時，它也可能抑制cox2/ptp-rb/pik3r2通路，這些通路與炎癥性血管生成相關。
此外，模型還指出Deox B 7,4可能激活vegfr-2/fgfr1/mmp9通路，這可能與其抗血管生成活性有關。這些信號通路的調節可能導致血管生成過程中關鍵基因表達的變化，從而抑制血管形成和生長。圖5為理解Deox B 7,4如何作為一種抗血管生成劑提供了直觀的分子機制解釋，并為進一步的研究提供了方向。
圖5 Deox B 7,4抑制血管生成的潛在分子機制
02、編者點評
綜上所述，本研究從MicroSource Discovery Systems的天然產物庫的240種化合物中，鑒定出5種具有抗血管生成活性的化合物。其中，Deox B 7,4 以劑量依賴的方式抑制斑馬魚胚胎中ISVs的形成。
血管生成相關基因的表達譜表明，Deox B抑制slit 2/robo 1/2、slit 3/robo 4、cox 2/ptp-rb/pik 3r2、dll 4/hey 2/efnb 2a 信號通路以及vegfr-2/fgfr1/mmp 9 的表達，從而發揮抗血管生成作用。為了揭示 Deox B 7，4 在血管發育過程中如何介導上述信號通路，未來需要進行進一步的研究。
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